精進之路之AQS及相關元件
AQS ( AbstractQueuedSynchronizer)是一個用來構建鎖和同步器的框架，使用AQS能簡單且高效地構造出應用廣泛的大量的同步器，比如我們提到的ReentrantLock，Semaphore，其他的諸如ReentrantReadWriteLock，SynchronousQueue，FutureTask等等皆是基於AQS的。當然，我們自己也能利用AQS非常輕鬆容易地構造出符合我們自己需求的同步器。
1.思維導圖：
2.原理
2.1.AQS核心思想
AQS核心思想是，如果被請求的共享資源空閒，則將當前請求資源的執行緒設定為有效的工作執行緒，並且將共享資源設定為鎖定狀態。如果被請求的共享資源被佔用，那麼就需要一套執行緒阻塞等待以及被喚醒時鎖分配的機制，這個機制AQS是用CLH佇列鎖實現的，即將暫時獲取不到鎖的執行緒加入到佇列中。
注：CLH(Craig,Landin,and Hagersten)佇列是一個虛擬的雙向佇列（虛擬的雙向佇列即不存在佇列例項，僅存在結點之間的關聯關係）。AQS是將每條請求共享資源的執行緒封裝成一個CLH鎖佇列的一個結點（Node）來實現鎖的分配。
AQS使用一個int成員變數來表示同步狀態，通過內建的FIFO佇列來完成獲取資源執行緒的排隊工作。AQS使用CAS對該同步狀態進行原子操作實現對其值的修改。
/**
* The synchronization state.
*/
private volatile int state;
狀態資訊通過procted型別的getState，setState，compareAndSetState進行操作
//返回同步狀態的當前值
protected final int getState() { return state; }
// 設定同步狀態的值
protected final void setState(int newState) { state = newState; }
//原子地（CAS操作）將同步狀態值設定為給定值update如果當前同步狀態的值等於expect（期望值）
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) { return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
2.2 AQS 對資源的共享方式
AQS定義兩種資源共享方式
Exclusive（獨佔）：只有一個執行緒能執行，如ReentrantLock。又可分為公平鎖和非公平鎖：
公平鎖：按照執行緒在佇列中的排隊順序，先到者先拿到鎖
非公平鎖：當執行緒要獲取鎖時，無視佇列順序直接去搶鎖，誰搶到就是誰的
Share（共享）：多個執行緒可同時執行，如Semaphore/CountDownLatch。Semaphore、CountDownLatCh、 CyclicBarrier、ReadWriteLock 我們都會在後面講到。
ReentrantReadWriteLock 可以看成是組合式，因為ReentrantReadWriteLock也就是讀寫鎖允許多個執行緒同時對某一資源進行讀。
不同的自定義同步器爭用共享資源的方式也不同。自定義同步器在實現時只需要實現共享資源 state 的獲取與釋放方式即可，至於具體執行緒等待佇列的維護（如獲取資源失敗入隊/喚醒出隊等），AQS已經在上層已經幫我們實現好了。
2.3 AQS底層使用了模板方法模式
同步器的設計是基於模板方法模式的，如果需要自定義同步器一般的方式是這樣（模板方法模式很經典的一個應用）：
使用者繼承AbstractQueuedSynchronizer並重寫指定的方法。（這些重寫方法很簡單，無非是對於共享資源state的獲取和釋放）
將AQS組合在自定義同步元件的實現中，並呼叫其模板方法，而這些模板方法會呼叫使用者重寫的方法。
AQS使用了模板方法模式，自定義同步器時需要重寫下面幾個AQS提供的模板方法：
isHeldExclusively()//該執行緒是否正在獨佔資源。只有用到condition才需要去實現它。
tryAcquire(int)//獨佔方式。嘗試獲取資源，成功則返回true，失敗則返回false。
tryRelease(int)//獨佔方式。嘗試釋放資源，成功則返回true，失敗則返回false。
tryAcquireShared(int)//共享方式。嘗試獲取資源。負數表示失敗；0表示成功，但沒有剩餘可用資源；正數表示成功，且有剩餘資源。
tryReleaseShared(int)//共享方式。嘗試釋放資源，成功則返回true，失敗則返回false。
預設情況下，每個方法都丟擲 UnsupportedOperationException。 這些方法的實現必須是內部執行緒安全的，並且通常應該簡短而不是阻塞。AQS類中的其他方法都是final ，所以無法被其他類使用，只有這幾個方法可以被其他類使用。
以ReentrantLock為例，state初始化為0，表示未鎖定狀態。A執行緒lock()時，會呼叫tryAcquire()獨佔該鎖並將state+1。此後，其他執行緒再tryAcquire()時就會失敗，直到A執行緒unlock()到state=0（即釋放鎖）為止，其它執行緒才有機會獲取該鎖。當然，釋放鎖之前，A執行緒自己是可以重複獲取此鎖的（state會累加），這就是可重入的概念。但要注意，獲取多少次就要釋放多麼次，這樣才能保證state是能回到零態的。
再以CountDownLatch以例，任務分為N個子執行緒去執行，state也初始化為N（注意N要與執行緒個數一致）。這N個子執行緒是並行執行的，每個子執行緒執行完後countDown()一次，state會CAS(Compare and Swap)減1。等到所有子執行緒都執行完後(即state=0)，會unpark()主呼叫執行緒，然後主呼叫執行緒就會從await()函式返回，繼續後餘動作。
一般來說，自定義同步器要麼是獨佔方法，要麼是共享方式，他們也只需實現tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一種即可。但AQS也支援自定義同步器同時實現獨佔和共享兩種方式，如ReentrantReadWriteLock。
3 Semaphore(訊號量)-允許多個執行緒同時訪問
synchronized 和 ReentrantLock 都是一次只允許一個執行緒訪問某個資源，Semaphore(訊號量)可以指定多個執行緒同時訪問某個資源。具體解釋和應用可參見 深入淺出java Semaphore
4.ountDownLatch （倒計時器） 具體參考 https://blog.csdn.net/qq_34337272/article/details/83655291
非常感謝原作者的分享